Железобетонный ленточный фундамент

Этот вид фундамента выполняется с использованием 2 основных материалов — бетона и арматуры.
Бетоны представляют собой сложный искусственный камневидный материал, состоящий из затвердевшей смеси вяжущего, заполнителя, затворителя (воды), а иногда — еще и специальных добавок, и классифицируются по назначению, видам вяжущего, заполнителя, структуре.
Наилучшее соотношение пропорций составляющих веществ в бетонной смеси получается, когда 8—15 % ее массы занимает цемент, а 80—85 % — заполнители.
По назначению бетоны разделяют на специальные и конструкционные.
По виду вяжущего — на цементные, известковые, шлаковые, гипсовые и т. д.
По виду заполнителя — на плотные, пористые, специальные.
По структуре — на плотные, поризованные, ячеистые, крупнопористые.
Бетоны должны обладать следующими свойствами: прочностью, плотностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью, химической стойкостью (к агрессивной среде), хорошей удобоукладываемостью — и некоторыми другими (например, способностью сохранять однородность при транспортировке и укладке).
Удобоукладываемость бетонной смеси обязана соответствовать способу уплотнения бетона, т. е. при выбранном способе уплотнения бетонная смесь должна легко заподнять форму, не расслаиваясь и не растекаясь. На эту способность влияет наличие в смеси внутренних сил, обеспечивающих структурную прочность. Оценивают ее по показателям подвижности и жесткости. Удобоуклады-ваемость бетонной смеси можно определить осадкой стандартного бетонного конуса.
По степени подвижности различают бетоны:

1. жесткие (осадка конуса — до 2 см) — при формовании требуют сильного уплотнения и трамбования, применяются для фундаментов, толстых стен, перекрытий с редким армированием;
2. пластичные (осадка конуса — от 4 до 13 см) — укладываются в форму опалубки и уплотняются вручную, применяются для изготовления столбов, балок с армированием средней густоты;
3. литые (осадка конуса — от 14 до 22 см) — подвижные массы, быстро заполняющие форму, практически не требуют уплотнения и трамбования, применяются для возведение тонких стен, балок, колонн и в других конструкциях с частым армированием.

Стандартный конус для определения подвижности бетонной смеси, как правило, сделан из стали и имеет высоту 30 см, ширину оснований — 20 и 10 см. Конус ставится на ровную горизонтальную площадку и прижимается к ней ногами. Его заполняют в 3 захода бетонной смесью, после каждого штыкуя (шуруя) ее щупом (по 20 раз и более). Когда конус заполнен, бетонную смесь срезают вровень с краями, сам конус медленно поднимают. После чего бетонная смесь должна осесть. Разница высот получившегося бетонного конуса и стандартного показывает жесткость бетонной смеси.
Способность растекаться под действием собственной массы, сохраняя при этом видимую однородность, и является подвижностью бетонной смеси. Определить подвижность бетонной смеси можно показателем подвижности, который как раз и фиксируется с помощью стандартного конуса. Бетонная смесь должна сохранять свою однородность и не расслаиваться, несмотря на показатель подвижности.
Такой показатель, как жесткость бетонной смеси, определяется по времени вибрации (в секундах), которое необходимо для выравнивания и уплотнения отформованного конуса бетонной смеси.
Водосодержание определяет удобоукладываемость бетонной смеси. Чем ниже водосодержание, тем больше жесткость и меньше подвижность бетонной смеси. Изменение расхода цемента фактически не влияет на жесткость и подвижность бетонной смеси.
Марку бетонов по морозостойкости определяют количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания в воде. В том случае, когда практикуют пористые заполнители, прочность бетона зависит от марки заполнителя. Заполнители для бетонов лучше использовать из местного сырья, желательно фракционного и мытого. Нельзя применять природные смеси песка и гравия без рассева на фракции. К бетонной смеси по технологическим свойствам предъявляются 2 основных требования:

1. бетонная смесь обязана сохранять однородность, полученную в процессе приготовления, при транспортировке, перегрузке, укладке в опалубку;
2. бетонная смесь должна обладать удобоукладываемостью, которая соответствует типу бетонируемой конструкции, принятым методам, условиям формования монолитных или сборных конструкций, а также интенсивности уплотнения смеси. Рассмотрим основные параметры.

Однородность смеси представляет собой связность, т.е. нерасслаиваемость, которая исключает отделение из смеси составляющих компонентов и воды. Для того чтобы сохранялась однородность, необходимо правильно подобрать состав смеси.
В зависимости от плотности бетонной смеси различают следующие группы бетонов.

1. Особо тяжелые (плотностью свыше 2500 кг/м³); в их состав входят особо тяжелые заполнители (барит, магнетит, чугунный скрап); особо тяжелые бетоны применяются в специальных конструкциях и не используются в индивидуальном домостроении.
2. Тяжелые бетоны (плотностью от 2200 до 2500 кг/м³); заполнитель плотный — песок, гравий, щебень; вяжущее — на основе цемента; данный тип бетонов имеет крупнозернистую структуру и широко применяется в различных конструкциях, твердеет при любых условиях.
3. Облегченные бетоны (плотностью от 1800 до 2200 kt/mj); чаще применяются при возведении несущих конструкций.
4. Легкие бетоны (плотностью от 500 до 1800 кг/м³);
   они бывают 3 видов:
   — на пористых заполнителях (природных и искусственных);
   — ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), содержащие, помимо вяжущего вещества и воды, тонкодисперсный кремнеземистый компонент;
   — крупнозернистые бетоны, включающие в себя плотный или пористый крупный заполнитель без применения мелкого заполнителя (поэтому данный тип еще называют беспесчаными бетонами);
5. Особо легкие бетоны (плотностью ниже 500 кг/м³); чаще — ячеистые, с пористым заполнителем; применяются при устройстве теплоизоляции.

Бетон на пористых заполнителях приготавливают на цементном вяжущем, на крупном пористом и мелком плотном или пористом заполнителе. Он твердеет в любых условиях, как и тяжелый бетон.
Поризованный бетон представляет собой поризован-ную крупнозернистую структуру, приготавливаемую на цементном вяжущем, плотном и пористом заполнитеКрупнопористый бетон имеет крупнопористую крупнозернистую структуру, приготовляемую на цементном вяжущем, плотных и пористых заполнителях. Твердеет также в любых условиях.
Ячеистый бетон представляет собой ячеистую структуру. Приготовляют его на цементном, известковом, смешанном вяжущем. Твердеет такой бетон в процессе тепловой обработки в автоклавах или при атмосферном давлении.
Бетонная смесь должна обладать определенной консистенцией.
Расход цемента определяется видом конструкции. Дозируют материалы по массе. Точность дозирования цемента и воды — 2 %, заполнителей — 3 %.
Бетонную смесь при транспортировке необходимо предохранять от атмосферных осадков, расслаивания, замораживания. Температура бетонной смеси при укладке обязана быть не ниже 5 °С. Время перевозки не должно превышать 45 мин.
Бетонные смеси, приготовленные на быстросхватывающихся цементах, доставляют на строительные площадки в сухом виде. Приготавливают их непосредственно на месте в стационарных установках.
При отрицательных температурах в бетонную смесь вводят добавки, которые понижают температуру замерзания воды в бетоне.
Являясь в твердом состоянии каменистым материалом, бетон обладает малой прочностью на растяжение и достаточно высокой прочностью на сжатие (в 10—15 раз превышает прочность на растяжение). Этот недостаток бетона устраняется путем применения арматуры, которая берет на себя растягивающее напряжение: поэтому железобетон гораздо предпочтительнее неармированного бетона. Бетон и стальная арматура обладают примерно одинаковой способностью расширяться и сужаться под воздействием различных температур. А поскольку они имеют прочное сцепление друг с другом, в железобетонной конструкции обеспечивается их совместная работа. Поэтому бетон без арматуры сегодня практически не применяется в строительстве.
Несмотря на то что цементные растворы и бетоны можно заказать на бетонном заводе и доставить к месту строительства на бетоновозе (миксере), в индивидуальном строительстве чаще бетон изготавливают самостоятельно, используя сухие цементные смеси.
Составы бетонной смеси в зависимости от различных условий приведены в приложении 9. Если грунт сухой или маловлажный, можно сочетать цемент с известковым или глиняным тестом (в пропорции 1:1). Необходимое количество воды в бетонной смеси определяется по ее виду и свойствам (она должна обладать достаточной удобоукладываемостью), но избыток воды в данном случае не пойдет на пользу: качество бетона будет хуже.
Цемент имеет марку, которая определяется в зависимости от марки бетона и обозначает прочность при сжатии. Данная зависимость отражена в приложении 10. Если вы приобрели цемент, марка которого выше необходимой для получения проектной марки бетона, такой цемент можно разбавить активным тонкомолотым ингредиентом (пластификатором, микрокремнеземом и т.п.). В таком случае будет соблюдена необходимая прочность бетона и не будет перерасходован высокомарочный цемент.
Для приготовления бетонной смеси под фундаментные работы лучше взять цемент марки М300 или М400.
Иногда цемент длительное время хранится на строительной площадке. Важно учитывать, что при этом снижается его прочность, в каких бы условиях он ни хранился. За 6 месяцев прочность цемента понижается на 25 %, за 1 год — до 40 %, за 2 года — до 50 %.

Не следует экономить на марке бетона для устройства фундамента, поскольку в будущем выбор качественного бетона окупится прочностью возведенного дома.

Заполнитель, как уже было сказано, различается по крупности. Мелкий заполнитель — это, как правило, песок. Перед добавлением в бетонную смесь его необходимо очистить от мелких частиц (глины, ила, пыли и других веществ), поскольку такие примеси увеличат водопотребность бетонной смеси. А это, в свою очередь, повысит расход цемента. Очищают песок путем его промывки (содержание примесей не должно превышать 5 %, а определить это можно на ощупь — песок обязан быть зернистым и не слипаться в неразбиваемый комок при намокании). Промывают песок в специальном ступенчатом лотке. Дно его должно быть обито железом. Песок забрасывается через сетку с нижнего торца лотка на нижний уступ, затем скребком перемещается по уступам навстречу потоку воды. После чего он сбрасывается на горизонтальную плоскость или в емкость, пропускающую воду.
Качество песка зависит от его происхождения. Овражный и горный пески, как правило, засорены примесями глины, озерный песок — илом. Самый чистый песок — речной, поэтому при возможности лучше применять именно его.
Крупный заполнитель — гравий, щебень (с размерами от 5 мм до 7 см). Размеры зерен могут достигать и 15 см, если бетон изготавливается для массивных конструкций. Самый лучший щебень — гранитный. Однако чаще в индивидуальном строительстве применяется щебень известняковый или кирпичного боя. Такие типы заполнителя способны значительно снизить марку бетона по прочности и некоторые его свойства. Но в дачном и подсобном строительстве (а практически во всех случаях — ив индивидуальном жилом) нет необходимости использовать бетон самой высокой марки, поэтому щебень из известняка вполне подойдет. Гранитный щебень целесообразно применять в специальных конструкциях, которые должны обладать большой прочностью и морозостойкостью. По морозостойкости щебень делится на марки от 15 до 300.
Для получения гравия можно просеять рыхлые осадочные породы и промыть полученные камешки от посторонних примесей (пыли, глины и т. п.). Таким образом несложно сэкономить средства на покупку заполнителя. Хотя следует заметить, что щебень благодаря своей неровной поверхности придает бетону заметно большую прочность, чем округлый гравий.
Особыми свойствами обладает керамзитовый гравий — материал, получаемый обжигом гранул из вспучивающихся глин. Он состоит из камешков размерами 5 мм и более. Керамзит легче других заполнителей, но обладает высокой прочностью. Это один из лучших пористых заполнителей. Заполнитель перед использованием следует проверить на наличие в нем радионуклидов. При покупке заполнителя надо посмотреть сертификаты и санитарно-эпидемиологические заключения. В случае, если заполнитель уже куплен, можно измерить его радиоактивность самостоятельно с помощью специального дозиметра или комплексного экотестера. Для строительства подходит заполнитель 1-го класса по радиоактивности (менее 370 Бк/кг).
Вода. Применяемая для изготовления бетонной смеси вода должна отвечать следующим требованиям:
— быть очищенной от вредных примесей (при большом их количестве значительно снижается схватывание и твердение цемента);
— воду желательно брать из питьевого водопровода или из естественных водоемов, но ни в коем случае не из болота; не подходит для создания бетонной смеси сточная вода, как бытовая, так и промышленная, либо ее необходимо тщательно очистить;
— водородный показатель рН должен быть не менее 4 (его можно определить с помощью индикаторов — лакмуса, фенолфталеина и других веществ-красителей, точного измерения рН-метром или аналитическим путем с помощью исследований);
— в воде не должно быть превышено предельно допустимое содержание солей (до 5000 мг/л) и сульфатов (до 2700 мг/л).
Для определения примесей в воде можно подвергнуть ее кипячению и посмотреть, останется ли осадок после испарения воды. Чем больше осадок, тем больше примесей.
Следует заметить, что данные требования распространяются также на воду, которая используется при поливе бетона после его укладки.
Для улучшения свойств бетонной смеси при необходимости применяют пластификаторы и другие добавки. Пластификатор — это вещество, которое вводят в бетонную смесь (или другой раствор) для повышения ее пластичности при ведении работ и при эксплуатации. Все пластификаторы, допустимые к применению в строительных смесях, имеют особую маркировку:
— ISOLA FM-86/8; С-3 — суперпластификаторы, увеличивающие плотность бетона на 30—40%, морозостойкость — в 2 раза, приводящие к экономии 20% цемента; широко применяются при возведении монолитных фундаментов из железобетона; совместимы с другими добавками (химически устойчивы); экологически чистые материалы. Суперпластификаторы применяются в жидком виде (1 л на 50 кг сухой бетонной смеси);
— ISOLA ISO-FROST—пластификатор, способствующий большей морозостойкости бетонной смеси и готового бетона, позволяющий производить бетонные работы при отрицательных температурах; экологически чистый материал; можно применять с другими жидкими пластификаторами;
— ISOLA RF-505; LPAEA — жидкая воздухововлекающая добавка для замешивания раствора и бетона для фундаментов с повышенными теплоизоляцией и шумозащитой; в 2 раза повышает морозостойкость и стойкость к расслоению; приводит к экономии 20% песка и цемента; хорошо сочетается с другими жидкими добавками. На 50 кг бетонной смеси применяется 1 л добавки. Экологически чистый материал;
— ISOLA VZ-520 — жидкая добавка, замедляющая момент первоначального схватывания бетона на 4—8 ч и повышающая в 2 раза сопротивление к образованию трещин; сочетается с другими жидкими добавками. На 50 кг бетонной смеси применяется 1 л добавки.
Чтобы бетон быстрее затвердел, можно добавить в воду при изготовлении бетонной смеси хлористый кальций (не более 2 % от веса цемента) или соляную кислоту (не более 1,5 % от веса цемента).
В индивидуальном строительстве для приготовления бетонной смеси принято брать следующие пропорции материалов по массе: на 1 кг цемента — по 2 кг песка, щебня и 700 г воды. Но в зависимости от качества материалов результат в разных случаях может получиться различным. Поэтому нужно соблюдать еще 1 правило: бетонная смесь не должна быть очень подвижной, поскольку иначе она способна расслоиться (нарушится однородность смеси).